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原油稳定装置中波节管式换热器的安全运行分析

作　者: 李继伟
导　师: 刘长海；林玉娟
学　校: 东北石油大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 波节管安全运行有限元温度分析应力分析材料分析应力腐蚀
分类号: TE965
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 35次
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内容摘要

管壳式换热器是石油化工业中广泛应用的典型工艺设备,而波节管换热器是一种新型管壳式换热器。波节管有其独特的优势,传热系数高,结构紧凑,而且具有除垢等特点,自其出现以后得到了广泛的应用。对波节管换热器的研究一般都是强化换热研究,很少有对波节管换热器整体建模进行安全分析。国内外各类文献资料,很难查到波节管换热器安全运行分析的案例。同时,波节管换热器的安全运行分析是十分有必要的。本文首先简单介绍了几种常用的异形双面强化管及其特点。接着介绍了波节管的结构特点。并且对波节管换热器进行了简单的强化传热分析。然后对波节管换热器进行整体的温度场分析。通过有限元软件合理建立波节管换热器的整体模型并且进行温度场分析,正确进行网格划分和加载,并且得到了温度场的求解并进行了路径结果分析。对波节管换热器进行了四种操作工况下的运行分析。首先对波节管进行单独分析,根据结果分析出波节管应力最大位置,进行校核判断安全运行状况。并在整体建模的情况下对管板进行分析,同样进行校核判断安全运行状况。最后对波节管换热器的材料进行分析,根据材料特点,物料特点对波节管的材料腐蚀进行分析,并且提出解决方法。通过对波节管换热器整体安全运行分析发现,波节管换热器的安全运行是很多方面决定的,包括材料,结构,运行环境因素共同决定的。该设备的失效主要是应力腐蚀引起的,并且提出一些建议。本文从多方面多角度研究了该换热器的特点,对整体进行了安全运行状况分析,对今后的波节管换热器的安全运行分析提供一些参考作用。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
创新点摘要  7-10
第一章概述  10-16
  1.1 异形双面强化管  10-11
  1.2 波节管换热器特点  11-12
  1.3 波节管换热器发展及波节管研究的发展  12-14
    1.3.1 波节管换热器的发展  12-13
    1.3.2 波节管研究的发展  13-14
  1.4 波节管换热器应用前景  14-15
  1.5 课题来源及工程背景  15
  1.6 研究意义  15
  1.7 研究内容  15
  1.8 本章小结  15-16
第二章波节管换热器强化传热分析  16-20
  2.1 波节管换热器传热原理  16-17
  2.2 波节管换热器强化传热原理  17-18
  2.3 波节管换热器换热性能分析  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章波节管换热器模型的建立  20-29
  3.1 有限元方法和ANSYS 软件  20
    3.1.1 有限元数值分析方法  20
    3.1.2 ANSYS 通用有限元软件  20
  3.2 波节管换热器主要结构尺寸及参数  20-23
    3.2.1 本课题波节管换热器结构  20-21
    3.2.2 换热器主要零件尺寸  21-22
    3.2.3 工艺参数  22
    3.2.4 材料特性参数  22-23
  3.3 换热器模型的整体简化  23-24
  3.4 换热器整体模型的建立  24-27
    3.4.1 单元类型的选择  24-26
    3.4.2 建模过程及网格划分  26-27
  3.5 载荷与边界条件及工况分析  27
    3.5.1 载荷的种类  27
    3.5.2 工况分析  27
  3.6 本章小结  27-29
第四章换热器的温度场分析  29-33
  4.1 模型载荷的确定  29
  4.2 温度场的分布情况  29-30
  4.3 管板温度场路径结果分析  30-32
  4.4 本章小结  32-33
第五章各种工况下换热器的安全运行应力分析  33-52
  5.1 安全运行分析设计内容介绍  33-34
  5.2 应力强度的限制条件  34-35
  5.3 波节管的安全运行分析  35-39
    5.3.1 波节管的非线性分析  35
    5.3.2 波节管模型的简化及建立  35-36
    5.3.3 波节管边界条件  36-37
    5.3.4 不同工况下的波节管有限元应力分析  37-39
  5.4 波节管换热器管板的安全运行分析及强度校核  39-51
  5.5 本章小结  51-52
第六章波节管换热器的材料腐蚀分析与安全分析结果  52-55
  6.1 不锈钢波节管的腐蚀原因  52
  6.2 不锈钢波节管常见的几种腐蚀形式  52
  6.3 引起不锈钢波节管应力腐蚀的因素  52
  6.4 降低不锈钢波节管应力腐蚀破坏的措施  52-53
  6.5 安全分析结果及建议  53-54
  6.6 本章小结  54-55
结论与展望  55-56
参考文献  56-59
发表文章目录  59-60
致谢  60-61
详细摘要  61-72

原油稳定装置中波节管式换热器的安全运行分析

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